JP6659595B2 - 静電噴霧システム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

[0001]本願は、２０１４年６月２０日に提出された米国仮出願第62/015,113の利益を主張し、参考のために組み込まれる。

発明の分野

[0002]本発明は、概して、噴霧システムに関し、より具体的には、高温溶融ワックス、オイル、グリース、他の潤滑材を金属部品などに付ける為の静電噴霧システムに関する。本発明は、飲料缶ネッキング機内の缶に高温溶融ワックスを付ける為のシステムに特定用途を有する。

発明の背景

[0003]飲料缶ネッキング機において、缶ネッキング機の形成ダイを潤滑するために、缶ネッキング機に缶が入る前に、ワックスのような潤滑材が缶の最上部の粗いエッジに付けられることが必要である。ワックスは、缶の最上部から約０．１２５インチ以下のファインラインで付けられなければならず、缶の内側の周りを包み込むべきではない。そのようなワックスを缶の端部周囲付近に付ける為のローラアプリケータデバイスを使用することが知られている。そのようなデバイスにおいて、一連の工作ローラは、可動運搬ラインの下にある溶融ワックスの大樽に一部が浸されている。ワックスを吸い込んだローラは、それらが、通過するコンベヤ上で回転されるときにワックスを缶に付ける。そのようなローラの用途の配置のため、被覆される缶の粗いエッジから、遊離した小片の酸化アルミニウムが大樽に落ち、ワックスと混合し、ローラ上に蓄積する場合がある。これが、缶のエッジに、望ましくない黒ずんだマークを作る。また、そのようなデバイスは、高速被覆作業でのワックス塗布において、調整可能性または信頼できる一貫性を許容しない。下の、あるいは不均一な潤滑は、機械の形成ダイの内側に摩損を引き起こす場合がある。そのように、いったんダイが擦りむけると、後で処理される缶において、凹み、黒ずませること（dinging）、スクラッチングを引き起こす場合がある。過剰潤滑は、特に、缶の内側において、飲料製品自体の汚染になる可能性がある。缶ネッキング機は、３０００缶／分という高速で作動することから、そのようなワックス塗布における欠陥は、大量ロットの缶の拒絶や廃棄を引き起こす。

発明の目的および概要

[0004]本発明は、より一様で効率的な高温溶融ワックス、オイル、他の潤滑材を金属部品などに付ける為の噴霧システムを提供することを目的とする。

[0005]他の目的は、高速製造作業において、より高精度にファインライン潤滑材を金属部品に付けるように適合された、前述のように特徴付けられる静電噴霧システムを提供することである。

[0006]別の目的は、実施される特定噴霧用途の為に調整できるように適合される前述形式の静電噴霧システムを提供することである。

[0007]さらに他の目的は、高速飲料缶ネッキング機に使用される特定の適用性を有する上記種類の静電噴霧システムを提供することである。

[0008]さらに別の目的は、比較的構造が単純で、経済的な製造および使用を与える静電噴霧システムを提供することである。

[0009]本発明の、他の目的及び利点は、以下の詳細な説明および図面を参照する際に明らかになるであろう。

[0010]
図１は、缶ネッキング作業で使用する為に示された、本発明に従う説明用の潤滑材分配システムの斜視図である。 図２は、図示されたシステムの帯電液分配ヘッドの拡大された垂直部位である。 図３は、図２の円形で詳細に指定されたＢの拡大部位である。 図４は、缶ネッキング作業における処理の間のような、缶の端周囲にファインライン潤滑材をつける帯電分配ヘッドの、拡大された断片的斜視図である。 図５は、図示された帯電分配ヘッドのノズル本体内部の帯電電極の調整可能な装着を図示する拡大された断片的部位である。[0015]本発明は、様々な変形例および代替構成に影響されやすいが、それらの一定の図示された実施形態が図面に示され、以下、詳細に説明する。しかしながら、本発明を開示された特定形式に限定する意図はなく、むしろ、本発明は、発明の範囲に入る変形例、代替構成、均等物の全てをカバーする。

好ましい実施形態の詳細な説明

[0016]以下、より具体的に図面を参照すると、本発明に従う、説明用の潤滑材分配システム１０が示されている。説明用の潤滑材分配システム１０は、高速缶ネッキング機を通して処理中に、熱く溶けたワックスを飲料缶１１に付ける為に使用するものである。潤滑材分配システム１０は、この場合、加熱状態のワックスのような一定量の潤滑剤を含む為の内部ポンプシステムを備えた加熱タンクまたはリザーバ１２と、それぞれ、供給および戻り導管１５，１６によってタンク１２に結合された静電噴霧ヘッド１４と、静電噴霧ヘッド１４に対する電力を制御する為の制御装置１８とを含む。当業者に理解されるように、飲料缶は、それらが被覆ステーションを過ぎて運搬されるとき同時に回転され、被覆ステーションで小量の潤滑剤が缶の端部周囲に付けられる。当業者に認識されるように、本発明は、そのような特定用途に限定されるものではなく、例えば、電子コンポーネント、微小金属スタンピングなど、導電性材料または非導電性材料に拘わらず、コンポーネントやアセンブリのファインライン被覆を含む全ての用途に適用できる。同様に、本発明は、潤滑剤が加熱されるか否かに拘わらず、潤滑材分配システムに適用可能である。

[0017]説明用噴霧ヘッド１４は、概略円筒ノズル本体２０を含み、概略円筒ノズル本体２０は、内部液体受容チャンバ２１を画成し、内部液体受容チャンバ２１は、この場合、液体の供給および再循環チャンバ２１として機能する。ノズル本体２０は、この場合、上部円筒本体部位２０ａおよび底部噴霧先端保持部位２０ｂを備える二部分構造を有する。底部位２０ｂは、この例では、上部本体部位２０ａの下部ネジ付き部分内での係合および保持の為に外部ネジ付き部位２４を備えた直立円筒壁２２を有し、液体供給＆再循環チャンバ２１の下部分を画成する。一対のホース接続継手２５，２６は、この場合、上部本体部位２０ａ内部で、ネジで支持され潤滑材供給および戻り導管１５，１６の簡単な接続および取り外しを可能にする。密封環状Ｏリング２８は、底本体部位２０ｂの径方向に延びる壁２９および上部本体部位２０ａの下側の間に挿入されている。本体部位２０ａ、２０ｂは、商品名Ｕｌｔｅｍ（登録商標）の下で販売されているような非金属のプラスチック材料で製作されるのが好ましく、これは、高い絶縁耐力および溶融点を有し、経済的な機械製造の対象となる。

[0018]底のノズル本体部位２０ｂは、この場合、毛細管３０を直立支持部材内部で支持し、直立支持部材は、この場合、円筒支柱３１であり、液体供給すなわち再循環チャンバ２１と共に中央に配置されている。毛細管３０は、ステンレス鋼で製作され、約０．０２０〜０．０３２インチの内径を有する。ノズル本体の底部位２０ｂは、この場合、下方に垂れ下がる（depending）円錐拡張部３２で形成され、円錐拡張部３２を通って、毛細管３０が小さな距離”ｌ”だけ突出し、噴霧ヘッド１４の液吐出オリフィス３０ａを画成する。直立支柱３１の最上部分は、拡大された直径入口通路３５で形成され、液体供給＆再循環チャンバ２１および毛細管３０の間の液体を連通させる。

[0019]液体が再循環チャンバ２１の付近に入口通路３５および毛細管３０を通って向けられるときに液体を帯電させるため、噴霧ヘッド１４は、細長い高電圧電極４０を有するが、高電圧電極４０は、上部ノズル本体部位２０ａの内部で支持され、下方に垂れ下がるように、液体供給＆再循環チャンバ２１に伸びている。電極４０は、適した導電性材料で製作され、この場合、上部ノズル本体内部位２０ａの直立内部カラー４１の中で支持されている。電極４０を高電圧電源に結合するため、従来形式の点火プラグブート４２が電極４０の直立端部を覆って嵌め込まれ、制御装置１８に接続された高電圧充電ケーブル４４に電極４０を接続する。ブート４２は、ケーブル４４に対する電極４０の切断および接続の急速脱着の為に構成されてもよい。

[0020]潤滑材を凝固させたり過熱することなく狭い温度範囲内でノズル本体３０および毛細管３０を維持しつつ、チャンバ内で実質的に絶縁される液体の帯電を維持するため、液体供給＆再循環チャンバ２１に供給管路（line）１５によって導入される潤滑材は、電極４０によって単に帯電されるだけではなく、戻り管路１６を通って加熱リザーバ１２へと再循環される為にチャンバ２１付近に向けられることが分かる。

[0021]毛細管３０への、更に、毛細管を通る液体流量を制御し、液体の電荷および薄い管路（line）液吐出を強化する為に、電極４０の下部端子端部は、下部円錐尖端部４０ａを有し、下部円錐尖端部４０ａ−が、毛細管３０に対する入口通路３５およびノズル本体支柱３１の上端部における同様の角度の円錐形弁座４８と協働する。先が尖った電極端部４０ａの同様のテーパ付き側部および支柱入口通路３５の弁座４８は、高精度に制御された小量の割合で液体が通過する通路５０または比較的に小さな隙間を画成する。電子の最大の集中は端子端部の尖端にあることから、先が尖った電極端部４０ａは、通過する液体に対する電子の移動を強化する。

[0022]ノズル本体２０内部にあり毛細管３０を通過する液体に印加される帯電は、同様に帯電される分子が毛細管３０から吐出されることから、これらの反発力を引き起こす。流体の流れが毛細管３０を離れるとき、反発力は、互いに整列された関係の液滴で、単一の流れの噴霧へと液体をバラバラにする。正に帯電され、グランドで缶１１を通過する液滴によって、液滴は高精度に目的、すなわち、実質的に直接の通路にある缶１１の上部の大半の周囲の方に向けられる。これは、缶ネッキング機において缶を被覆するのに特に要求されるように、噴霧ヘッド１４が、潤滑材（図４）の薄い管路５１を被覆する為に、厳格に制御された範囲で（例えば、０．１２５インチ以下で）液吐出を高精度に維持することを可能にする。そのような潤滑材の方向および噴霧は、有利である。なぜなら、それは、液体方向における圧力降下を最小にして低い流量で高精度に作動可能であり、これらが、適用例にわたる潤滑材の浪費および製品の欠陥の可能性を防止するからである。

[0023]説明される実施形態の更なる特徴によると、電極４０は、潤滑材が噴霧ヘッド１４を通って案内されるとき潤滑材を帯電されるため、液体の流量を制御し調整するための両方に役立つ。図２および図５に表されるように、帯電電極４０は、ノズル本体２０の目立つカラー４１のネジ付き部位の中でネジで支持され、電極の上部突出端部は、一対の平坦部５５で形成され、これらは、ブート４２の除去の際、電極４０を回転させる為にレンチによって簡単に係合可能であり、下端部は、所望の流量の為に水平に調節された弁座４８に関して高精度に位置決め可能になる。このため、液体の流量は、ファインライン噴霧の特定応用例の為に高精度に調整可能である。Ｏリング５８は、この場合、あり得る漏れの為に、ネジ付き部位５４の内部の場所で、電極４０およびノズル本体２０の間に挿入されている。

[0024]前述から、静電噴霧システムは、一様かつ効率的に高温溶融ワックス、オイル、他の潤滑材を適用する為に規定されていることが分かる。当該システムは、高速で、缶の周囲付近の高精度に制御された目標領域のような金属部品に、ファインライン潤滑材を付けるように特に適合されているが、金属または非金属部品を伴う数多くの他の噴霧応用例の為に有用である。当該分配システムは、特定の噴霧応用例の為に簡単な調整可能性の為に更に適合されるが、それでも、構造において比較的単純である。

Claims (15)

1. 潤滑される物品に潤滑材を分配する為の潤滑材分配システムであって、
   潤滑材供給装置と、
   潤滑材を前記潤滑材供給装置から受け取る静電噴霧ヘッドであって、ノズル本体を含み、前記ノズル本体は潤滑材受容チャンバを画成する、前記静電噴霧ヘッドと、
   前記ノズル本体に装着された電極を含み、前記潤滑材受容チャンバに向けられる潤滑材を帯電させる為に高電圧源に接続された電極アセンブリと、
   前記ノズル本体によって支持された毛細管と、
   を備え、
   前記毛細管は、前記潤滑材の流れを受ける為の前記潤滑材受容チャンバと連通した入口端、前記静電噴霧ヘッドの吐出オリフィスを画成する出口端を有し、
   前記毛細管は、０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）以下の幅を有する厳格に制御された管路（line）で潤滑材が付けられる物品の為に、整列関係で単一流の帯電液滴の形式で、前記噴霧ヘッドからの帯電潤滑材を向ける為に内径０．０２０〜０．０３２インチ（０．５０８〜０．８１３ｍｍ）を有し、
   前記毛細管は、前記ノズル本体の支持部材内で支持され、前記支持部材は、前記毛細管の前記入口端と連通する円錐状入口通路部位を有し、前記電極は、円錐状端子端部を有し、
   前記円錐状端子端部は、先が尖っており、前記毛細管への前記潤滑材の前記流れを制御する為に前記支持部材の前記円錐状入口通路部位内で前記円錐状入口通路部位に関して隣接して位置決め可能である、潤滑材分配システム。
2. 前記潤滑材供給装置は、前記潤滑材を加熱する為に加熱されるリザーバと、加熱された潤滑材を前記潤滑材受容チャンバに向ける為に、前記加熱されるリザーバおよび前記ノズル本体を連通させる潤滑材供給管路と、前記潤滑材受容チャンバから前記加熱されるリザーバまで潤滑材を再循環させる為の潤滑材戻り管路とを含む、請求項１に記載の潤滑材分配システム。
3. 前記電極は、前記ノズル本体内にネジで支持され、前記電極の回転に応じて、調整できるように位置決め可能である、請求項１に記載の潤滑材分配システム。
4. 前記支持部材は、前記ノズル本体の直立した支持支柱であり、前記支持支柱は、前記潤滑材受容チャンバおよび前記毛細管の間を連通する前記入口通路を画成し、前記電極は、前記電極の調整された位置に関して前記毛細管まで前記入口通路を通る前記潤滑材の流れを制御する為に、前記支持支柱の上流端部に関して選択的に位置決め可能である、請求項１に記載の潤滑材分配システム。
5. 前記毛細管は、前記支持支柱の前記上流端部に対して凹んだ関係で上流側端部で、前記支持支柱内部に装着される、請求項４に記載の潤滑材分配システム。
6. 前記支持支柱の上流端部は、前記電極の前記円錐状端子端部に対して相補的にテーパが付けられた円錐台形の潤滑材入口を画成する、請求項５に記載の潤滑材分配システム。
7. 前記電極の尖った端部は、前記入口通路に対する潤滑材入口の電子移動を強化する、請求項４に記載の潤滑材分配システム。
8. 潤滑材供給装置と、
   前記潤滑材供給装置から潤滑材を受ける為の静電噴霧ヘッドであって、前記噴霧ヘッドは、ノズル本体を含み、前記ノズル本体は、潤滑材受容チャンバを画成する、前記噴霧ヘッドと、
   前記潤滑材受容チャンバに向けられる潤滑材を帯電させるために、前記ノズル本体に装着され、高電圧源に接続された電極を含む電極アセンブリと、
   前記ノズル本体によって支持される毛細管と、
   を備える、潤滑される物品に潤滑材を分配する為の潤滑材分配システムであって、
   前記毛細管は、前記潤滑材の流れを受ける為に前記潤滑材受容チャンバと連通した入口端部、前記静電噴霧ヘッドの吐出オリフィスを画成する出口端部を有し、
   前記毛細管は、薄く厳格に制御された管路で、前記物品に潤滑材を付ける為に帯電液滴の形式で、前記噴霧ヘッドから帯電潤滑材を向けるような大きさであり、
   前記電極は、前記ノズル本体に関して調整可能に位置決めする為に前記ノズル本体内に装着され、
   前記電極は、端子端部を有し、前記端子端部は、前記毛細管の前記入口端部に関して所定の間隔で位置決め可能であり、前記電極の前記調整された位置に付随するように、前記毛細管を通して潤滑材の前記流れを制御する、潤滑材分配システム。
9. 前記毛細管は、前記ノズル本体の直立した支持支柱内で支持され、
   前記支持支柱は、前記潤滑材受容チャンバおよび前記毛細管の間を連通する入口通路を画成し、
   前記電極は、円錐下流端部を有し、前記円錐下流端部は、前記電極の調整された位置に関して、前記毛細管までの前記入口通路を通して、前記潤滑材の流れを制御する為に、前記支持支柱の上流端部に関して選択的に位置決め可能である、請求項８に記載の潤滑材分配システム。
10. 前記支持支柱の上流端部は、前記電極の前記円錐下流端部に対して相補的にテーパが付けられた円錐台形の潤滑材入口を画成する、請求項９に記載の潤滑材分配システム。
11. 前記電極の前記端子端部は、前記入口通路に向けられた潤滑材の電子移動を強化する為に、尖端部を有する、請求項１０に記載の潤滑材分配システム。
12. 前記毛細管は、０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）以下の幅を有する厳格に制御された管路で潤滑材が付けられる前記物品の為に、整列関係で単一流の帯電液滴の形式で、前記噴霧ヘッドからの帯電潤滑材を向ける為に内径０．０２０〜０．０３２インチ（０．５０８〜０．８１３ｍｍ）を有する、請求項１に記載の潤滑材分配システム。
13. 缶処理システムであって、
    缶が処理されるように前記缶を運搬し回転させる為の処理操作装置と、
    前記缶が処理されるように前記缶の端部に隣接させて潤滑材の管路を向ける為の潤滑材分配装置であって、
    前記潤滑材分配装置は、潤滑材供給装置および噴霧ヘッドを含み、
    前記噴霧ヘッドは、ノズル本体を含み、前記ノズル本体は、潤滑材受容チャンバを画成する、前記潤滑材分配装置と、
    前記ノズル本体内に装着され高電圧源に接続された電極を含む電極アセンブリであって、前記潤滑材受容チャンバに向けられた潤滑材を帯電させる、前記電極アセンブリと、
    前記ノズル本体によって支持された毛細管であって、約０．０２０〜０．０３２インチ（０．５０８〜０．８１３ｍｍ）の内径を有する、前記毛細管と、
    を備え、
    前記毛細管は、潤滑材の流れを受ける為に前記潤滑材受容チャンバと連通した入口端部、前記噴霧ヘッドの吐出オリフィスを画成する出口端部を有し、
    前記毛細管は、前記ノズル本体の直立した支持支柱内部で支持され、前記支持支柱は、前記潤滑材受容チャンバおよび前記毛細管の間を連通する入口通路を画成し、前記電極は、円錐下流端部を有し、前記円錐下流端部は、前記支持支柱の上流端部に関して、選択的に位置決め可能であり、前記電極の調整された位置に関して、前記毛細管までの前記入口通路を通して、前記潤滑材の流れを制御し、
    前記毛細管は、薄く厳格に制御された管路を形成する、前記噴霧ヘッドからの帯電液滴を、０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）以下の幅の缶の周りに向けるような大きさである、前記毛細管と、
    を備える、缶処理システム。
14. 前記支持支柱の上流端部は、円錐台形の潤滑材入口を画成し、前記潤滑材入口は、前記電極の前記円錐下流端部に対して相補的にテーパが付けられている、請求項１３に記載の缶処理システム。
15. 潤滑される物品に潤滑材を分配する為の潤滑材分配システムであって、
    潤滑材供給装置と、
    潤滑材を前記潤滑材供給装置から受け取る静電噴霧ヘッドであって、前記静電噴霧ヘッドはノズル本体を含み、前記ノズル本体は潤滑材受容チャンバを画成する、前記静電噴霧ヘッドと、
    前記ノズル本体に装着された電極を含み、前記潤滑材受容チャンバに向けられる潤滑材を帯電させる為に高電圧源に接続された電極アセンブリと、
    前記ノズル本体によって支持された毛細管と、
    を備え、
    前記毛細管は、前記潤滑材の流れを受ける為の前記潤滑材受容チャンバと連通した入口端、前記静電噴霧ヘッドの吐出オリフィスを画成する出口端を有し、
    前記毛細管は、０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）以下の幅を有する厳格に制御された管路（line）で潤滑材が付けられる物品の為に、整列関係で単一流の帯電液滴の形式で、前記噴霧ヘッドからの帯電潤滑材を向ける為に内径０．０２０〜０．０３２インチ（０．５０８〜０．８１３ｍｍ）を有し、
    前記電極は、前記ノズル本体に関して調整可能に位置決めする為に装着され、前記電極は、端子端部を有し、前記端子端部は、前記毛細管の前記入口端に関して離間されて所定位置に位置決め可能であり、前記電極の調整可能な位置決めに付随するように前記毛細管を通して潤滑材の流量を制御する、潤滑材分配システム。

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